保持温暖与纳米技术: 气凝胶绝缘材料

由意志 Soutter

包括的事宜

简介
气凝胶: 概览
在空间的绝缘材料
商业气凝胶绝缘材料
     Spacetherm®
     Thermablok®
     Nansulate®
新发展
远期纳诺绝缘材料
来源

简介

在冬季期间,保持温暖是对许多人员的一主要关心。 上涨的燃料费用意味那保留房子温暖在冷气候可以是奋斗,并且好绝缘材料是重要保持费用管理。

新发展在材料学和纳米技术方面启用了新颖的方法的发展绝热的。 气凝胶是变得越来越普遍作为绝缘材料的材料选择在许多应用,从房子和商业大厦到输油管和空间探索的 nanostructured 材料。 气凝胶绝缘材料说提供大约这份绝缘材料提供由玻璃纤维,允许其在空间有限的方案的使用和甚而在绝缘的玻璃面板的 40 倍。

许多商务应用到目前为止在建筑,气凝胶绝缘材料查找在深海气体的应用和油管、医疗设备和空间船。 对传统气凝胶的技术改善启用了许多这些应用,并且继续使此新颖的材料累进更加商业上可行。

尽管它是难以置信地轻量级的,并且几乎透明外观,气凝胶非常严格。 此图象显示支持一块 2.5 kg 砖的气凝胶一个 2 g 块。 画象着作权: 美国航空航天局

气凝胶: 概览

` 气凝胶’是高度多孔,固定的泡沫,与有良好社会关系的 nanostructures。 它一般由硅土制成,并且可能有几份形状和表单。 然而,有机聚合物、碳、铜、金子和半导体 nanostructures 也能够形成气凝胶。 大约 99.8% 气凝胶结构是稀薄的空气,产生它鬼的外观和获得它 ` 固定的烟的名字’。 气凝胶由干燥胶凝体生产在高温。

气凝胶关键属性如下是列出的:

  • 极其轻微 - 密度范围 - 0.0011 到 0.5 g cm-3
  • 低导热性
  • 扩散低平均自由程
  • 非粉末材料的高比表面区
  • 高强度
  • 低 R.i.
  • 低合理的速度
  • 低介电常数

气凝胶的主要应用下列:

  • 作为在太空服的绝缘材料
  • 获取彗星尘土
  • 在绝缘的董事会和墙壁绝缘材料

在空间的绝缘材料

在 2006年,美国航空航天局肯尼迪航天中心的低温学测试实验室在低温真空情况下执行气凝胶小珠的实际和热量描述特性。 在气凝胶基础上的绝缘材料系统被学习提高气凝胶性能在空间生成应用的。 因为他们没有在初期阶段 cooldown 和热量安定以后, cryopump 发现这些 nanoporous 材料理想的对绝热系统。 研究与开发是持续的自那以后提高发挥作用在空间运载工具的绝缘材料系统例如航天飞机主燃料槽。

然而,根据美国航空航天局科学家,常规基于硅土的气凝胶的灵活性不是足够满足的用于减速箱。 使用高温聚合物,要处理此,从美国航空航天局 Glenn 研究中心的研究员和俄亥俄航空航天学院最近开发气凝胶,比基于硅土的气凝胶约为 90% 多孔,超薄,更加灵活和大约 500 次严格。 他们相信这些新的气凝胶可能生存在火星的苛刻的气氛,当他们可以是完整的在至 400°C 并且是理想的用于减速箱。

组成气凝胶的结构细致的聚合物纤维的特写镜头图象。 画象着作权: 美国航空航天局

使用 OAPS,这个小组也做一气凝胶, 50-50 摩尔 % 混合物 2,2' - dimethylbenzidine 和 4,4' - oxydianiline 和 3,3', 4,4' - biphenyltetracarboxylic dianhydride。 胺物的 50/50 组合根据科学家启用好抗潮湿能力和 flexiblilty 在气凝胶。 所有设置研究小组连接波音测试它将需要承受,当输入火星时气氛的他们新的气凝胶在高温涨潮。

气凝胶的演变从基于硅土的到基于聚合物的材料主要是由于这样研究由美国航空航天局。 并且有优越热量和机械性能,聚合物气凝胶的生产极大也导致较少化学制品浪费。

商业气凝胶绝缘材料

幸亏其唯一属性,气凝胶为绝缘材料目的商业上已经是用途广泛。 某些关键气凝胶绝缘材料产品可用的今天如下讨论:

Spacetherm®

Spacetherm® 是从节省重要的空间,无需修改这个大厦的外部织品的普罗克特组的绝热。 独自地供应 Spacetherm 并且按尺寸裁剪或者被碾压对一定数量的饰面相配各自的行政上。 其卓越的性能通过使用灵活的气凝胶毯子被完成。 用于 Spacetherm 的这份绝缘材料是从矽土凝胶派生的材料。

Spacetherm 提供 0.014 W/mK 一个 K 系数,在 50 年产品寿命中抵抗模子增长和一致热量性能。 用于的材料不环境友好,并且有几乎臭氧耗竭和导致温室效应的气体与它交往。

Thermablok®

使用气凝胶美国航空航天局开发的绝缘材料技术,最高的绝缘材料 - Thermablok -® 现有是一份非常有效率,基于气凝胶的绝缘材料跨接中断导电性 “的上升暖流”并且可能增加整体墙壁 R 值超过 40%。

由于其脆弱,气凝胶是难适应多数用途。 给予专利的 Thermablok 材料解决此通过使用唯一纤维暂停气凝胶一种所有权配方,以便它可以弯曲或被压缩,当仍然保留其惊人的绝缘材料属性时。

现在可用对建筑业,一 3/8 英寸 x 1 ½ - Thermablok 英寸 (6.25mm x 38mm) 主街上添加了到每个螺柱,在停止的干式墙可能处理跨接的上升暖流和达到最大 R 系数值前。 幸亏其疏水属性, Thermablok 不会变老,不会铸造或者霉。 Thermablok 气凝胶绝缘材料是环境安全和可再循环的。

Thermablok 气凝胶绝缘材料组成包括气凝胶的一种合成材料被埋置在玻璃纤维矩阵内。 可用在容易地附有螺柱的自动附着的主街上, Thermablok 在各种各样的情况下随着时间的推移维护其 R 值。 Thermablok 使气凝胶绝缘材料可用为家庭和商业使用。

Nansulate®

Nansulate® 节能和资产保护涂层是纳米技术科学关闭的得奖的产品。 他们提供包括绝热、耐腐蚀性、模子阻力、抗潮湿能力、紫外阻力、化学稳定性、火焰阻力和线索封闭福利的一个高效的组合。

此给予专利的技术自 2004年以来是可用的和为行业,商业提供节能和防护解决方法,政府和住宅客户环球。 Nansulate® 涂层在美国制造并且是提供好节能的不伤环境,低 VOC 涂层。

新发展

最近, Cabot 气凝胶和先进的 Glazings 有限公司共同地开发了以在建筑设计、高热效率和轻的扩散的灵活性为特色的被绝缘的玻璃解决方法,称 SOLERA® + Lumira® R5 系统。 他们以与玻璃部件的一英寸厚实的面板为特色绝缘与 Lumira 气凝胶,散开阳光并且取消强光、热点和影子。

这些高性能系统提供例外热养护和强光控制和能承受的采光系统。 这些气凝胶被绝缘的玻璃部件打开设计员的许多扣人心弦的可能性从学校适用在各种各样的大厦的这些照明设备于医疗设施。 使用气凝胶的建筑解决方法可能在不久的将来变得越来越普遍,特别地为大商店和商业大厦,但是越来越在住宅建设。

最近发行了 NanoLabs Corp. 其先进的绝热涂层的, nanotech 公司的一个关键重要事件一个临时专利。 它相信此临时专利将帮助这家公司把他们新颖的纳诺绝热产品商业化与在这个行业的其他公司合伙。 此也涂上提供防火和热至大约 1,500 °C (2732°F)。 纳诺涂层可以被应用于木头或金属表面并且是铁锈,水和抗腐蚀,因而是高度耐久的。 纳诺实验室希望大量生产此新颖的涂层和使它经济上和商业上可行用于所有可能的应用。

远期纳诺绝缘材料

在占大约 $82.9 百万 2008 的全球气凝胶市场和可能在 2013年之前涉及 $646.3 百万,驱动由在音响和上升暖流和绝缘材料应用的需求。 尽管此,现在可以得到的气凝胶绝缘材料产品高定价,并且他们的使用限于一些个试验计划。 在气凝胶材料的后期发展,例如与更好的机械特性的纳诺聚合物气凝胶,现在是在早期的发展阶段。

气凝胶的关键挑战能获取市场份额将是查找大量生产的更加严格和更轻的气凝胶一个有效方法。 由于此,消费者应用的价格合理的气凝胶可能不取得到几年。

基本上,然而,气凝胶由消耗大的原材料没有做,并且他们难以置信的热量属性做他们专家应用的理想。 增长的采用在这些适当位置区将压低气凝胶绝缘材料的费用,并且在您前可以太长期查找此难以置信的材料保留您的房子温暖在这个冬天!

来源

Date Added: Nov 20, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 12:06

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